文摘
土壤理化性质的分布的评估提供了基本信息对我们理解土壤种植作物和维持森林和草原。土壤理化性质的变化沿高程梯度进行了研究在一个更不容易Sida森林,埃塞俄比亚南部。因此,本研究进行了评估的分布沿高程梯度土壤理化性质和土壤的肥力状况进行评估。土壤理化性质数据收集从5分(4从每一个角落,一个从中心)的主要情节。20厘米×20厘米的坑挖0 30厘米的深度和一千克复合土样被带到Wolkite土壤理化分析测试实验室。结果显示,采集土壤样品的理化性质与高程变化显著相关。沙有显著负相关,与高程变化;它会随着海拔高度的增加率的相关性(r=−0.44 , )。然而,淤泥的无意义的积极(r= 0.20, )高度相关,而粘土高度显著正相关,和它增加随着高程的增加率的相关系数(r= 0.40 , )。土壤OC、OM、TN、CEC和可交换的毫克2 +有高度显著正相关;他们随着高程的增加而增加的速度相关系数(r= 0.42 , ),(r= 0.41 , ),(r= 0.44 , ),(r= 0.34 , ),和(r= 0.27 , ),分别。而双相障碍、pH值、EC、Av。P,可交换的Ca2 +,可交换的K+有一个无意义的高度负相关,他们随着高程的增加与减少的速度相关(r=−0.70 , ),(r=−0.20, ),(r=−0.05, ),(r=−0.04, ),(r=−0.04, ),和(r=−0.053, ),分别。本研究试图提供信息高度对土壤的物理化学性质的影响。鉴于此,土壤的理化性质展览变异与高程的变化。
1。介绍
土壤是自然的身体的集合代表一个最活跃的和复杂的自然系统,支持植物和属性由于气候和生物活动的综合效应在父材料(1,2]。土壤可以直接影响植物群落组成和生理活动,和它的一个关键指标的功能恢复和维护生态系统。这是一个几乎每一个生态系统的重要组成部分在维持许多地球上的生命形式的存在,为植物的生长提供了一个媒介,提供生物大部分营养需求,和监管环境1,3]。此外,食品、饲料和燃料提供满足人类和动物的基本需求(4]。在森林生态系统中,土壤决定物种组成、木材生产力、野生动物栖息地,物种丰富度和多样性,保持水的质量和生产力长期网站(5]。支持植物生长土壤的能力取决于其物理化学和生物特性。
土壤是一个异构单元和显示了伟大的变化在其物理和化学性质。土壤特性显著不同的土壤类型和位置显示父材料的差异,气候和土地利用(6]。土壤特性变异的知识是非常重要的,因为这决定了生产力和使用的区域。土壤特性提供信息为我们理解我们依赖的土壤种植作物和维持森林和草原7]。森林里站满了不同树种和不同垃圾质量和根系分泌物。这些差异最终创造土壤特性的变化,可能会影响土壤微生物群落(8]。土壤微生物调节分解率、有机质含量、森林土壤的物理化学性质(8,9]。所有土壤具有不同的属性,和他们一起工作需要了解这些属性(10,土壤质量的评估需要物理、化学和生物因素。土壤的物理和化学特性影响根分布和提取水分和养分的能力(11]。土壤的物理性质起着重要的作用在土壤肥力因为数量和大小的土壤颗粒容重和孔隙度的确定,占营养保留或浸出的营养12]。土壤理化性质的知识有助于管理资源在处理一个特定的土壤(2]。实现森林保护或绿化之前,必须评估土壤因素,如土壤类型、土壤深度、土壤质地、土壤结构、pH值和土壤养分动态的植被类型(11,13]。不同因素显著影响土壤的物理化学性质。气候的变化,如增加降雨和减少温度沿海拔梯度是最重要的因素,对土壤特性有显著的影响(14,15]。土壤退化的其他最关键的形式消耗水、土壤质量和土壤侵蚀的土壤有机质和土壤生物活性,减少和增加毒性由于酸化和盐渍化。据Ambade et al。16),Ambade et al。17),彭et al。18],Gereslassie et al。19),土壤的理化性质影响多环芳烃(多环芳烃)的土壤污染。多环芳烃排放的主要来源是化石燃料和煤燃烧,汽车排放和生物量/木材燃烧(20.- - - - - -24]。据Ambade et al。21)和Ambade et al。22),这种污染物的浓度(多环芳烃)减少在封锁期间,由于COVID-19大流行,因为所有活动(行业工作,运输工作、施工、交通运动,等等)被关闭。Kumar et al。25)和Ambade et al。26),表明多环芳烃的浓度在冬季高于夏季季节,和健康风险问题是在冬季高于夏季(27]。各种研究解决高度对土壤理化性质的影响(3,14,15,28- - - - - -33),但从森林生态系统是有限的数据。
土壤、土地、水和森林是埃塞俄比亚的经济发展的基础,食品安全,维持生计。不同的地形、气候条件和地质的国家导致了不同的土壤资源33]。这种土壤资源在埃塞俄比亚被认为是一种资产,但其管理被认为是一个挑战。土壤退化在埃塞俄比亚与过去用火清理植被,木炭生产,和overcultivation /过度放牧,导致每年数十亿吨的土壤移除(34- - - - - -37]。此外,坡度陡峭,森林砍伐,以及不明智的土地利用是土壤流失的因素(38,39]。非洲粮食安全和农村贫困小农耕作制度是由于土壤养分耗竭(37]。大多数以前的研究对埃塞俄比亚进行土壤关注潜在的农业地区,主计划的准备和小规模土壤地图准备(40]。因此,土壤在埃塞俄比亚需要soil-specific管理高度重视,进而需要一个全国主要调查。了解土壤的地理分布及其物理化学性质是必要的为决策者改善林地管理和增加人口的福祉。土壤特性及其信息管理需求主要是通过土壤调查和土壤肥力评价可以使用领域和实验室诊断技术(41]。了解森林生态系统土壤和植被之间的关系,有必要识别和确定因素,描述它们之间的关系。因此,一致的监测土壤质量和土壤特性的最新状态是一个非常重要的工具在可持续的基础上对森林生态系统的管理(42,43]。Sida自然森林是一个更少的访问和原始森林,包括四个植被类型在埃塞俄比亚:Acacia-Commiphora林地和原始林区,Combretum-Terminalia林地和林间草地,干燥的常绿Afromontane森林和草原复杂,河边的植被,位于陡峭的斜坡。当地社区依赖这对医学自然森林,野生食物,燃料木材、木材、水、蜂蜜和牲畜饲料,和其他biodiversity-related好处。然而,没有研究到目前为止的土壤理化性质控制植物物种的分布和生产力Sida森林。因此,本研究试图提供信息的影响高度对土壤的物理化学性质以及Sida森林的海拔梯度。土壤的物理化学性质变化与高程的变化。这些结果可以帮助科学家和森林经理理解高程之间的互动关系,植被、森林生态系统和土壤属性来实现保护计划,增加植物生物多样性,恢复森林。
2。材料和方法
2.1。描述研究的网站
这项研究是在Benna-Tsemay进行区,南Omo区,埃塞俄比亚南部(图1)。Benna-Tsemay区位于约739公里从埃塞俄比亚的首都亚的斯亚贝巴。研究区位于5°03′5°34 36°33′′N和-37°03′E海拔从500年到2400年m.a.s.l。大部分的社区Benna-Tsemay区属于Benna和Tsemay民族。田园主义和agropastoralism研究中的两个主要生计选择区域。这些牧民的生计主要是家畜的饲养,山羊和绵羊和使用他们的产品和agropastoralists都依赖牲畜产品和作物种植。研究区域的大比例的特点是干旱和半干旱的气候条件。主要植被类型的研究区属于Acacia-Commiphora林地和Combretum-Terminalia森林和树木繁茂的草原44]。
研究区域的降雨模式是双向的。地区的年平均降水量933毫米,年平均气温为20.7°C。12月的旱季发生从一开始到2月底。漫长的雨季发生从3月底到6月初和短雨季发生在10月和11月之间。最热的月平均最高温度是30.2°C和最冷的月平均最低温度为12.3°C(图2)。
2.2。土样的采集和制备进行理化分析
2.2.1。土样的采集
八十二复合土壤样本来自Sida自然森林有不同海拔范围(1500年至2400年m.a.s.l)。块20 m×20 m铺设系统由于大尺寸图,减少偏见的抽样,样本块的位置记录由GPS(全球定位系统)协调中心。然后,收集土壤样本从五个地方,四个来自每一个角落,一个主要情节的中心。在深度0 30厘米,20厘米×20厘米坑被挖,和各种收集土壤样本。然后,样本混合形成复合,约一公斤的样品被带到Wolkite土壤测试实验室使用无菌的塑料袋从每个情节。
2.2.2。土壤实验室分析
实验室分析(物理和化学属性)进行了以下标准程序。因此,土壤样本风干在正常通风的房间里在一个塑料托盘,威利机和地面,通过所有土壤参数的2毫米筛除了TN和OC通过0.5毫米筛去除粗糙的材料(根粒子、岩石、和大型有机材料)。然后,风干、地面和渗样本的标记并存储在半开口塑料袋保持低空气交换,直到理化分析。进行了实验室分析的物理(粒度分布)和化学性质(pH-H2O,电导率(EC),有机碳(OC)、有机质(OM)、总氮(N)、磷(P)、阳离子交换量(CEC),和可交换阳离子(Ca2 +、镁2 +和K+))的土壤。
土壤质地的分析类,建议的Bouyoucos比重计法Bouyoucos [45)和卡尔拉和梅纳德46破坏后,OM使用过氧化氢(H2O2)。土壤颜色(干)测定土壤利用孟塞尔颜色表(47]。体积密度(BD)决心使用矿样方法所描述的布莱克和崔西。哈吉48]。核心的土壤样本烘干的24小时在105°C和容重计算除以烘干的土壤的质量由各自的卷(cm (g)3)的土壤。
,双相障碍在哪里干土壤容重(gm /厘米吗3),米1是核心(g)的重量,米2是核心的重量+烘干的土壤(g)、和是核心的体积(厘米3)。
土壤pH值(pH-H2O)决定在1:2.5 soil-to-water比用酸度计,所描述的韦伯斯特(49]。土壤的电导率(EC)是决定土壤:水比1:2.5提取借助电导仪所描述的Okalebo et al。50]。土壤有机碳(SOC)内容确定采用湿法氧化法与重铬酸钾(K2Cr2O7)在硫酸介质中51),土壤有机质百分比是通过SOC百分比乘以Van Bemmelen因素(1.724)。总氮(TN)确定后凯氏蒸馏法如Bremner所述52]。carbon-to-nitrogen比(C: N)计算的土壤有机碳和总氮的比例。可用磷决心calorimetrically使用分光光度计提取后与0.5碳酸氢钠(NaHCO土壤样本3奥尔森方法(后)在pH值8.553]。阳离子交换量(CEC)确定滴定的重复使用1 M醋酸铵(NH饱和4OAC)其次是洗涤、蒸馏和滴定(54]。可交换基阳离子也由饱和土样中提取使用中性NH 1米4OAC。可交换的钙和镁的测定提取使用原子吸收分光光度计(AAS),同时可交换的K决心从相同的提取使用火焰光度计(FP) [54]。
2.3。质量控制
质量控制方法,以减少错误并提高准确度和精密度在实验室工作的各个方面。在这项研究中,所有的化学药品和试剂达到纯度标准设定的美国化学学会(ACS),这是一个高质量的化学实验室使用。所有实验室设备(仪器)符合标准土壤化学和物理实验室分析。设备定期校准,测试使用前,妥善维护,验证了根据他们提出的使用。生成的数据统计控制由训练有素的工作人员在实验室和每个实验室活动是使用标准程序,完成后适当的实验室管理。在土壤测试标准操作程序(sop),标准化的方法和标准的解决方案在特定(最优)的温度和pH值范围。实验室前土壤样本,样本同质性检查,放置在一个塑料托盘,干,地面使用迫击炮和杵通过一个2毫米筛。一到五天内重复样本分析后得到在实验室和土壤测试结果公布后立即样本分析,剩下的土壤样本存储供参考。
2.4。统计分析
研究区域的海拔变化从1500年到海拔2410米,分为三个不同海拔类。三个海拔类较低(1505 - 1800),中等(1800 - 2100),和更高的(2100 - 2410)。全球定位系统(GPS)是用来识别网站的海拔,经度和纬度。从实验室获得的数据分析结果进行统计分析和概括为±SE(标准误差)描述性统计。使用计算机程序的分析进行了IBM SPSS统计软件(版本26.0)包为Windows。土壤参数和统计差异三个高程范围测试使用一个单向方差分析(方差分析)。皮尔森相关系数进行了评估土壤参数和高程范围之间的关系。一个值小于0.05 ( )被认为是具有统计学意义。
3所示。结果与讨论
3.1。土壤的物理化学性质
3.1.1。土壤的颜色
土壤的颜色都是在潮湿条件下和色调来决定用于土壤颜色的决心。中低海拔的颜色从4/2(灰褐色的)2/2-3/1(棕色黑色),而在高海拔地区土壤的颜色从4/1-6/1(褐色灰色)3/3-3/4(深棕色)。绝大多数(56.10%)的研究区域的土壤是褐色的黑棕色灰色(31.71%)(表紧随其后1)。土壤的颜色通常是反映土壤中有机质的数量目前因此深土壤与棕色/黑色颜色表明存在大量的有机质与灰褐色的颜色相比土壤。
3.1.2。土壤质地(沙子、淤泥和粘土比例(%)
在这项研究中,粒度分布的物理性质测定。粒度分布决定基于砂的相对比例,淤泥,粘土土壤样本。土壤的粒度分布表现出明显的差异,含砂量较高的情节。含砂量范围从32%到80%,比例最高(80%)获得了在低海拔,而最少的百分比(32%)被记录在更高的高度。泥沙含量的土壤样本范围从6%到30%,比例最高(30%)被记录在海拔越高,而最少的百分比(6%)获得了中低海拔地区。土样的粘土含量从2%到43%不等;比例最高(43%)被记录从海拔越高,而最少的比例(2%)被记录从中间海拔。
方差分析表明,没有意义 )不同比例的砂、淤泥和粘土高程。相关分析表明,有一个沙子和海拔之间显著负相关(r=−0.44 , );然而,一个无足轻重的积极(r= 0.20, )淤泥和海拔之间存在相关性。同时,粘土的内容显示出显著正面的(r= 0.40 , )相关性与高程。考虑到三个海拔梯度,最高(69.17±1.07)平均值的沙子被记录在较低海拔和最少的(60.38±2.31)砂价值被记录在海拔越高,表明砂的浓度沿高程梯度下降。最高(21.10±1.95)平均值的粘土被记录在高海拔和粘土的(14.76±0.94)最小值被记录在海拔高度越低,表明粘土浓度沿高程梯度增加。
从土壤结构的三角形,土壤的质地类分布不同的砂壤土和粘土。大部分的结构类的土壤砂质壤土48(58.54%),其次是砂质粘壤土27(32.93%)和粘壤土3(3.66%),显示在图3。结构类的差异可能是由于母体材料的差异,在研究区植被类型和成土的过程。结果表明,砂壤土是占主导地位的结构类上(0 30厘米)层研究区域的土壤。
3.1.3。体积密度(BD) (gm /厘米3)
土壤的容重值变化从0.13通用/厘米3在高海拔0.54通用/厘米3在低海拔。BD值被记录在较低海拔最高,而至少BD值被记录在高海拔。相关性分析结果显示,BD显示无意义的负(r=−0.70 , )相关性与高程。方差分析的结果表明,没有意义 )BD的差异随着高程的增加。最高(0.46±0.02)平均值的BD被记录在低海拔,而至少BD被记录在中间(0.21±0.01)和(00.15±0.01)海拔较高,表明下降趋势BD随着高程的增加(表2)。
3.2。土壤的化学性质
3.2.1之上。土壤PH值
pH值(1:2.5 - h2O)值在所有的情节在低海拔土壤变化从4.6到7.1(表3)。pH值显示下降趋势与高程的增加。方差分析表明,没有意义 )不同pH值随着高程的增加。皮尔森相关分析表明,土壤pH值被发现无意义的负面(r=−0.20, )与高度相关;然而,有轻微的数值变化土壤pH值随着高程的增加。(5.98±0.09)平均值最低的pH值被记录在海拔越高,而最高(6.13±0.10)平均值记录在低海拔。这一趋势表明,酸度增加随着高程的增加。
3.2.2。电导率(Milisimese /厘米(方mScm−1))的土壤
土壤电导率(EC)是用来估计含水土壤可溶性盐的提取。在这项研究中,土壤EC的范围从14方mScm−1在较低海拔630方mScm−1在更高的高度。方差分析结果显示无意义的( )差异EC值随着高程的增加。相关分析表明,EC内容被发现无意义的负面(r=−0.05, )与高度相关。EC没有任何明显的变化沿海拔梯度,即使相对更高的平均值较低的记录(158.24±16.2)和(145.06±20.45)海拔高于中间(107.21±13.20)海拔(表3)。没有定期EC随高程的变化梯度除了轻微的减少在中间海拔。最高EC的原因记录在高和低海拔可能是它包含基本的阳离子的最高金额。
3.2.3。有机碳,有机质、全N、C / N比、和可用的磷
土壤的有机碳(OC)内容在三个不同海拔范围,与海拔的升高表现出日益增长的趋势。研究区域不同的SOC的0.78%低海拔到高海拔的1.24%。相关性分析结果显示,SOC显示显著的正面(r= 0.42 , )相关性与高程。方差分析还表明,有一个重要的( )SOC的差异随着高程的增加。表明海拔高度有显著影响土壤有机碳,也随着海拔增加SOC增加。考虑到三个海拔类,最高(5.55±0.7)平均值的SOC被记录在海拔越高,而最少的(3.41±0.42,2.75±0.30)平均值分别记录在中低海拔(表3)。土壤有机碳中包含一个特定的数量是一个函数的沉积速度之间的平衡在土壤和植物残体残碳的矿化速率土壤微生物(55]。
有机质(OM)内容多样从较低海拔的1.31% 25.1%,海拔越高表明随着海拔梯度增加。相关分析显示,SOM显示显著正面的(r= 0.41 , )相关性与高程。方差分析结果也显示,有一个重要的( )SOM的内容差异随着高程的增加。最高(9.46±1.25)平均值的SOM被记录在海拔越高,而最少的(5.81±0.71,4.68±0.51)平均值的SOM被记录在中低海拔地区,分别为(表3)。
总氮(TN)的内容在较低海拔土壤范围从0.06%到1.25%的高海拔。相关分析的结果显示出显著的正面的(r= 0.44 , )TN和海拔高度的相关性。此外,方差分析的结果显示,有一个重要的( )不同TN含量与海拔高度的增加,表明总氮含量随着海拔的增加增加。基于高程的影响对土壤TN在不同高程范围,最高(0.49±0.06)平均值的TN记录海拔越高,而至少记录从较低(0.29±0.04)和(0.23±0.03)中间海拔(表3)。TN的高程梯度的分布格局是类似于OC和OM,沿海拔梯度表现出日益增长的趋势。
碳氮比(C / N)。碳氮比更高的海拔变化从3.06到19.38。相关分析表明,C / N比被发现无意义的负面(r=−0.05, )与高度相关。然而,方差分析结果表明,有一个重要的( )不同C / N比值与高程的增加。最高(11.82±0.10)C / N比值的平均值记录在较低海拔,其次是中间(11.79±0.06)和(11.78±0.41)高海拔(表3),表明降低C / N比值随着高程的增加。
磷(Av P)。可用的磷值变化从1.43毫克/公斤在中间海拔在低海拔3.88毫克/公斤。相关分析表明,Av。P被发现是无意义的负面(r=−0.04, )与高度相关。方差分析的结果也表明了,没有意义 )不同Av。P含量随着海拔的增加。然而,有一个小数值的变化可用磷含量随着海拔的增加。因此,最大(12.10±2.10)平均值的Av。P被记录在中间海拔,紧随其后的是较低的(10.71±1.05)和(9.98±1.68)高海拔(表3)。Av, P值显示下降趋势与高程的增加。
3.2.4。阳离子交换量(CEC)(毫当量/ 100 g土壤(毫克当量/ 100克))
土壤阳离子交换量的能力持有阳离子养分和阳离子交换。CEC含量研究区土壤的变化从1.4毫克当量/ 100 g土壤在较低海拔到49毫克当量/ 100 g在高海拔土壤。相关分析结果显示显著的正面(r= 0.34 , )CEC与高程之间的相关性。然而,方差分析结果表明,没有意义 )CEC上的差异与海拔的升高。然而,有一个轻微的数值变化在CEC含量以及一个高程梯度。因此,最高(23.55±2.06)意味着CEC值被记录在海拔越高,其次是较低的(17.96±1.60)和(16.67±1.14)中间海拔(表4)。这些表明,CEC内容被改变以应对高程的变化,高度的增加会导致CEC的增加。
3.2.5。土壤阳离子可交换基地(毫当量/ 100 g(毫克当量/ 100克))
可交换的钙(Ca2 +)土壤不同内容从0毫克当量/ 100 g的土壤38毫克当量/ 100 g的土壤在较低海拔。相关分析显示Ca2 +显示一个无意义的负(r=−0.04, )相关性与高程。方差分析的结果还显示,没有意义 )Ca的差异2 +浓度随着高度的增加。然而,有一个轻微的可交换的Ca的数值变化2 +内容随高程梯度。最少的Ca的平均值(7.67±0.81)2 +被记录在中间海拔,而最大平均值记录较低(10.86±1.45)和(9.76±0.88)高海拔(表吗4)。
可交换的镁(毫克2 +)土壤不同的内容从0毫克当量/ 100 g土壤16毫克当量/ 100 g在高海拔的土壤。相关分析表明,可交换的毫克2 +表现出显著的正面(r= 0.27 , )相关性与高程。然而,方差分析的结果显示出,没有意义 )毫克的差异2 +随着海拔的增加内容。没有定期交换Mg的变化2 +内容与海拔高度的增加,最高(8.52±0.77)平均值的毫克2 +被记录在海拔越高,其次是较低的(6.55±0.67)和中间(5.92±0.71)海拔(表吗4)。
可交换钾(K+)土壤不同的内容从0.04毫克当量/ 100 g的土壤2.3毫克当量/ 100 g的土壤在较低海拔。相关分析表明,可交换的K+是一个无足轻重的负(r=−0.053, )相关性与高程。方差分析的结果还显示,没有意义 )可交换的K的差异+随着海拔的增加内容。然而,有一个轻微的K的数值变化+随着海拔的增加。可交换的K+值显示下降趋势与高程的增加。相对较高(0.49±0.09)平均值记录在低海拔,和最少的平均值记录在最高(0.47±0.06)和(0.42±0.097)中间海拔(表4)。没有定期K的变化+随着高程梯度。
4所示。讨论
4.1。土壤的物理性质
以下4.4.1。土壤的颜色
土壤的颜色变化从灰褐色的相。并没有太多的土壤颜色的变化随着高程的增加。土壤的颜色通常反映了土壤中有机质的数量目前因此深土壤与棕色/黑色颜色表明存在大量的有机物质相比那些greyish-red彩色土壤。土壤颜色的变化可能是由于有机质和土壤质地的变化56]。另一方面,一项研究报告,生活和饶57)表明,土壤的颜色看起来是化学和矿物成分的功能以及结构组成的土壤和地形条件的位置和水分政权。根据Mangalassery et al。58),土壤颜色的变化可能是由于不同的内容和水合氧化铁和矿物套房加上其他主要土壤特性的变化。
4.1.2。土壤质地(沙子、淤泥和粘土比例(%)
研究结果表明砂比例最高(80%),其次是粘土(43%)和淤泥(30%),表明沙形成矿物父材料的主导地位。土壤质地的变化可能是由于母体材料的差异,自然地理学,原位风化,易位粘土(59,60]。类分布直接影响孔隙度大小和沙子是最多孔不能保留水;然而,粘土具有良好的保水能力,是土壤肥力的一个重要因素,使它比其他更稳定的土壤颗粒。因此,粘土颗粒被称为营养仓库并保持养分阳离子为植物吸收土壤中的养分交换。在这项研究中,没有显著的泥沙含量沿海拔梯度的变化。然而,含砂量减少随着海拔高度的增加,而粘土含量与海拔高度增加。杨et al。61年和Charan et al。62年]表明,气候、母质、植被类型和成壤过程影响土壤的结构类随着海拔的变化。因此,研究区域的土壤有更多的粗粒度的土壤颗粒的比例,这表明土壤形成的缓慢的过程。
土壤的结构类不同的砂壤土和粘土。大约58.54%的样本测试土壤质地是砂质壤土类。一项研究报告Defera et al。63年)表明,砂壤土林地是一个占主导地位的土壤质地类。结构类的差异沿海拔梯度的研究区域可能是由于母体材料的差异,植被类型和成土的过程。根据Sireesha Naidu [60),土壤质地类的变化可能是由于不同的地形、原位风化、淋溶作用和年龄和易位的粘土的土壤。这个材质类(砂质壤土)有一个非常快速的渗透速率和渗透率(> 120 mm / h) (64年]。一项研究报告查兰等。62年为土壤质地类)显示一个类似的结果。
体积密度(BD)具有很强的影响在田间持水量和土壤孔隙度的力量。在这项研究中,双相障碍显著相关,与海拔高度变化,表明双相障碍的价值下降随着海拔高度的增加,从0.13通用/厘米30.542通用/厘米3。Hazelton建议的BD评级和墨菲(64年的BD)范围内的土壤是在所有海拔很低(< 1.0)。指示容重低海拔高于中产和高海拔。这是与土壤有机碳的含量高,有机质和粘土含量较高的海拔。土壤的价值OC、OM、粘土BD成反比,表明他们提高BD减少,反之亦然。赛义德等类似的研究报道。28]表明,容重低海拔高,而在更高的高度。低双相障碍的可能原因在高海拔与高有机碳、有机物质和粘土含量高(65年,66年]。根据研究报道Shiferaw et al。67年],BD在更高海拔较低导致更少的干扰,litterfall更高,和有机物质积累,而最高的BD值记录在海拔较低是由于高含砂量和压实土壤的放牧37,66年,68年,69年]。有机质增加土壤孔隙度,降低体积密度(37,70年]。因此,随着BD增加土壤的孔隙空间减少,土壤粒子紧凑在一起阻碍土壤孔隙空间之间的空气和水的循环。然而,在研究区,BD的价值较低,表明土壤为植物根系生长有更好的条件,为微生物提供良好的通风和良好的保水能力的土壤是土壤肥力的一个重要因素。
4.2。土壤的化学性质
4.2.1。准备土壤的pH值和电导率
在这项研究中,结果显示一个下降的趋势随着海拔增加土壤pH值。pH值变化从4.6到7.1。根据Hazelton pH评级建议和墨菲64年),土壤的pH值范围内非常强烈的酸(4.5 - -5.0)中性(6.6 - -7.3)。pH值沿高程类的评估显示,倾向于减少和海拔高度的增加,表明酸度随海拔高度的增加。类似的研究报道yim et al。71年]表明,pH值与高程的负面关系可能是因为海拔的升高增加降雨,因此会增加浸出和减少可溶性碱阳离子导致更高的H+活动和注册为降低pH值。土壤pH值的差异随着高程的增加与物种丰富度和组成的变化(72年)和浸出基阳离子由于更多的降水73年,74年]。其他类似的研究也报道,土壤pH值显著下降随着高程的增加(75年- - - - - -77年]。
(1)电导率(EC)。盐度水平通常由测量土壤/水的电导率决定停课。在这项研究中,土壤EC值的范围从14方mScm−1630方mScm−1。后土壤EC评级建议Seifu et al。37],EC含量土壤的研究区域是适度的范围内盐水分裂到8 - 16个)(强烈生理盐水(> 16)。结果表明,没有意义 )不同盐积累随着海拔的升高。然而,在高海拔更高的EC中低海拔地区紧随其后。高海拔最高的粘土含量控股营养阳离子对植物吸收土壤中的养分交换有助于更高的电子商务。同意这个,Charan et al。(62年)报道,EC含量越高的土壤高海拔与高粘土含量,其中包含更高的积累base-forming阳离子,虽然高EC值在低海拔可能是由于基本的阳离子(base-forming阳离子)的最高数量如Ca2 +、镁+ 2和K+。在这方面,Charan et al。(62年),描述,低海拔地区有更多的盐积累基本的阳离子的最高金额。相比之下,中间的EC值较低海拔可能是因为基本阳离子的最低水平,这是被洗掉基本的阳离子的侵蚀和浸出。这个结果是同意塞尤姆[报告的结果78年)表示,EC中海拔最低的可能与可交换的基地的侵蚀和淋溶损失。
4.2.2。有机碳,有机质、全N、C / N比、和可用的磷
土壤有机碳含量显示宽沿高程梯度变化,变化从0.78%降至1.24%。后土壤OC评级建议Hazelton和墨菲(64年],SOC含量土壤的研究区域范围内的低(0.60 - -1.00),中等(1.00 - -1.80)。有机碳的分布表现出的内容较低较低的海拔高度和增加高度的增加。有机碳含量的变化是直接依赖于碳输入通过植物残渣分解和乱累积在土壤表面的数量在不同的树种。有机碳含量的降低可能与干扰的水平,牲畜放牧,植被变化、土壤侵蚀率,增加删除伍迪物种,入侵物种的优势(14,79年]。不同的植被和树种具有不同特点有不同的垃圾分解过程导致土壤有机碳和氮的差异。这种变化可以归因于不同的有机物分解,土壤微生物的活动,垃圾体积,根系、土壤质地和环境因素如温度和沿高程梯度物种组成55,73年,79年,80年]。
土壤质地类影响SOC存储、SOC在高海拔与高粘土和淤泥的增加内容比在低海拔。类似的结果在其他研究报告Charan et al。(62年),Bhattacharyya et al。81年],Saiz et al。82年]表明,增加粘土和淤泥内容抑制微生物活动,减少碳浸出,刺激植物生产通过增加持水量,从而增加土壤碳的输入从而导致SOC的积累。砂质土壤SOC最低股票无论气候,因为低营养和保水能力以及穷人这些土壤的结构性特征82年]。
SOC含量越大越高海拔与太阳辐射减少,土壤水分高,和较低的温度(83年- - - - - -86年),抑制土壤呼吸作用和促进了有机物的矿化。大量的降雨导致更高的植物生产和OC输入。土壤水分积极调解凋落物分解和垃圾生物量影响SOC与STN (87年,88年]。此外,这种增加的有机碳在更高海拔与短期内植物生长的14]。这些结果同意之前报道研究SOC是高在寒冷和潮湿地区相比炎热干燥地区(62年,64年,79年,89年]。另一方面,Bangroo et al。90年阴凉地区]表明,土壤具有较高的SOC比在阳光充足的地区,由于较高的土壤湿度和较低的温度,和湘et al。91年)表示,SOC股中产和高郁闭度下高于那些在低郁闭度。根据杜兰Zuazo et al。92年),植被的低密度较低海拔可能导致土壤有机质下降,增加径流、侵蚀、和有机碳含量下降。显著增加土壤有机碳与海拔的升高也显示在其他研究[14,30.,85年,91年,93年]。但是,没有明确的模式在土壤有机碳的分布高程梯度。研究Segnini [94年Kumar)和(95年)表明,有机碳含量随高度增加而降低由于有机质分解速率的变化。
土壤有机质(SOM)是最被动的和强大的因素在土壤和肥力的形成。土壤有机质生物过程提供能量,改善土壤结构稳定性,影响保水能力,改变热性能,导致阳离子交换能力(10,55,96年]。在这项研究中,SOM含量随海拔高度的增加,从1.31%到25.1%不等。根据Hazelton和墨菲(64年),研究区域的土壤的OM内容是低的范围内(1.00 - -1.70)高(> 5.15)。最高土壤OM内容记录在高海拔和最少的被记录在中低海拔地区。OM含量高的高海拔高度与土壤质地(62年)比沙土和黏土土壤含有更多的OM (89年]。SOM排水不良的土壤积累高于排水性良好的土壤,由于通风不良导致土壤氧气浓度下降。许多土壤微生物参与分解有氧,不会在厌氧条件下运行良好。在这项研究中,高OM内容与粘土含量在高海拔89年]。降水量在高海拔越高自然产生更大的植物很快就分解由于良好的温度和水分条件下,在干燥和热条件较低海拔抑制植物生物量的积累和有限的生产SOM (55]。同意这一项研究结果报道Bhattacharyya et al。81年],古普塔和Germida [97年),沃克et al。98年],Karbozova-Saljnikov et al。99年)透露,在干旱地区缺水,更高的降水,较低的温度更高的海拔尤其在冬季低于一个阈值时抑制微生物和酶的活动导致推迟矿化的植物残渣和限制SOM的分解导致OM的积累。
总氮(TN)措施土壤中氮的总量呈现,其中大部分是在有机物和不立即植物。研究区域的总氮含量从0.06%到1.25%不等。根据Hazelton TN评级建议和墨菲64年],TN含量土壤的研究区域范围内的低(0.05 - -0.15)很高(> 0.5)。在这项研究中,在高海拔地区总含氮量高于在中低海拔,显示与高程的增加显著增加。这些结果同意之前报道的研究汉et al。32)和Shedayi et al。85年)显示,有一个显著增加总氮含量与海拔高度的增加。高氮含量是归因于大量的植物残渣和低温高海拔。这些结果同意报告Saljnikov et al。55TN明显高于在寒冷和潮湿而炎热干燥气候。而减少在中低海拔土壤TN含量可能与干扰的程度,如过度放牧、日志记录、收集柴火,森林砍伐。同意这一点,Tolessa和Senbeta所报道的研究79年),Demessie et al。One hundred.),彭et al。101年],Gurmessa et al。102年)透露,干扰减少土壤中TN的内容。另一方面,Chinevu et al。12)报道,减少曝气,更高的压实土壤,硝酸盐转换成气态氮,土壤微生物厌氧导致氮损失。根据Gebreselassie et al。103年),记录TN含量低可能是由于SOC的快速矿化和减少输入植物残留物。温度的增加会加速氮在土壤有机质的分解,将影响土壤氮的可用性。类似的研究汉et al。32和曼宁et al。104年]表明,气候变暖提高土壤有机质的矿化,其中包含的大部分土壤氮。
土壤的carbon-to-nitrogen比率下降随着高程的增加。C / N比率从3.06%到19.38%不等。根据建议的C / N比评级Hazelton和墨菲64年],C / N比土壤的研究领域是非常低的范围内(< 10)中(做)。carbon-to-nitrogen比率措施有机材料的相对含氮量。它可以测量土壤碳或有机材料。carbon-to-nitrogen比(C / N)是常用的有机物质质量的一项指标。
可用的磷(Av P)。可用的磷浓度范围从1.43毫克/公斤3.88毫克/公斤。根据Hazelton和墨菲(64年Av]。P研究区域的范围内很低(< 5)。同意这些yim et al。71年)报道,可用低水平的磷是由于增加磷固定,和磷超过一半的内容存储在树生物量,因此litterfall的数量和质量是很重要的因素对磷含量。Av, P含量有变化在三个海拔范围,表明减少Av。P含量与海拔的增加。Av, P含量越高海拔低于中产和高海拔与有机碳在更高海拔的增加。Lemenih和Itanna27)显示,有机碳含量在高海拔的增加可能会导致低磷可用。类似的结果报道Pourbabaei et al。14]表明,磷在不同海拔高度的变化与养分含量的差异可能与地质变化和树种的密度。
4.2.3。阳离子交换量(CEC)和可交换阳离子(Ca2 +、镁2 +和K+)
阳离子交换量(CEC)指的是带正电荷的离子交换在带负电荷的胶体的表面。土壤CEC越高,就越有能力可以保留矿物质元素(76年]。土壤CEC状态研究的区域范围从1.4毫克当量/ 100 g的土壤49毫克当量/ 100 g的土壤。根据Hazelton CEC评级建议和墨菲64年),土壤CEC的很低的范围内(< 6)在低海拔很高(> 40)在海拔越高,表明增加CEC与高程的增加。根据Chinevu et al。12),土壤的粘粒含量越高,越高阳离子交换容量和较高的土壤的肥力。CEC的浓度是由大量的粘土和腐殖质土壤中(12,70年]。粘土和土壤腐殖物质阳离子水库至关重要;因此,粘土含量高,有机质含量高的高海拔的研究区域与高CEC、关联和CEC低海拔较低是由于高沙土壤有机质。这个结果是同意的结果布雷迪和威尔2),Chinevu et al。12),和萍et al。70年]。
阳离子可交换的基础。基地的减少和损失主要来自森林土壤的阳离子与向下浸出(105年,106年),土壤酸度增加,增加土壤OM动员、土壤压实,并降低阳离子交换量与基阳离子(更大的损失107年,108年]。
可交换钾(K+)内容是不同的从0.04毫克当量/ 100 g的土壤2.3毫克当量/ 100 g的土壤。根据K+评级建议Hazelton和墨菲(64年),K+土壤的研究区域范围内非常低(0 - 0.2)很高(> 2)。K+值显示趋势与高程的增加减少。类似的研究报道Poubabaei et al。14和萨普克塔109年)表明,钾与高程的增加减少。减少K+内容与高程的增加与浸出高有关。土壤钾不结合有机化合物和增加基础饱和(钙、镁)随着海拔导致容易浸出的K+从土壤中(110年]。一项研究报道了崔et al。73年]显示,减少土壤浸出在海拔较低地区可以积累可溶性离子的来源,包括钾。
可交换的钙(Ca2 +)内容是不同的从0毫克当量/ 100 g的土壤到38毫克当量/ 100 g的土壤。Hazelton和墨菲(64年),Ca2 +土壤是非常低的范围内(0 - 2)高(> 20)。Ca之间有差异2 +内容随高程梯度。高钙2 +内容记录在低海拔,至少在和中等海拔越高。类似的研究王等。75年和萨普克塔109年)表示,可交换的Ca的内容2 +减少与高程的增加。
可交换的镁(毫克2 +)内容多样的土壤从0毫克当量/ 100 g 16毫克当量/ 100 g在高海拔的土壤。根据Hazelton和墨菲(59),毫克2 +内容的范围内的土壤非常低(0 - 0.3)高(> 8)。结果表明,土壤交换性镁含量与海拔呈显著差异。类似的研究报道萨普克塔(109年)透露,毫克2 +与海拔呈显著差异。可交换的Mg的浓度2 +显示随着高程的增加显著增加。
4.3。皮尔森相关分析的选择与海拔土壤理化参数
多种多样的不同土壤变量与海拔之间的相关性被记录。皮尔森的结果的相关性表明,不同土壤变量彼此高度和有显著相关性。高度呈正相关,土壤OC、OM、TN、CEC,交换Mg2 +、粘土和淤泥。然而,pH值、EC、C / N比、Av。P,可交换的Ca2 +可交换的K+、双相障碍和砂与海拔高度负相关。pH值有一个积极的和无意义的关联与EC (r= 0.201, ),OC (r= 0.002, ),C / N (r= 0.078, ),Av。P (r= 0.043, ),CEC (r= 0.004, ),双相障碍(r= 0.002, ),和(r= 0.170, )。而交换Ca2 +和K+有一个积极的和非常重要的关系(r= 0.412 , )(r= 0.389 , )分别与pH值。然而,OM (r=−0.001, ),TN (r=−0.014, ),可交换的毫克2 +(r=−0.093, ),粘土(r=−0.060, )和淤泥(r=−0.200, )有负面和无意义的关联博士有机碳与OM积极显著相关(r= 1.000 , ),TN (r= 0.978 , ),CEC (r= 0.711 , ),可交换的Ca2 +(r= 0.531 , ),可交换的毫克2 +(r= 0.391 , ),和粘土(r= 0.683 , ),而积极的和无意义的关联与pH值(r= 0.002, ),电子商务(r= 0.168, ),和淤泥(r= 0.061, )。然而有机碳与Av负显著相关。P (r=−0.313 , )和砂(r=−0.597 , )但是消极的无意义的关联与C / N (r=−0.041, ),可交换的K+(r=−0.051, ),和BD (r=−0.119, )(表5)。
的重要土壤理化参数与海拔的关系表中可以看到5和他们的价值参考表6。
5。结论
土壤的理化性质表现出变化与高程的变化。在这项研究中,高程变化的影响土壤的物理化学性质/品质进行了分析,结果表明,高度变化有显著影响土壤的物理化学性质。比例最高的沙子被记录在低海拔,而粘土和淤泥被记录的比例最高,海拔越高。土壤属性的评价表明,一些土壤理化属性的值是随着海拔高度的增加而增加。土壤有机碳的浓度,有机质、全氮和阳离子交换量增加随着高程的增加。这是由于不同的有机物分解,土壤微生物的活动,垃圾体积,根系、土壤质地和环境因素如温度和植物物种组成。虽然体积密度最高,pH、电导率值记录在较低海拔,指示与高程的增加减少。这是由于高含砂量和牲畜践踏导致体积密度增加,高海拔地区,降雨增加导致浸出的基阳离子和pH值下降。然而,没有规律性变化的内容(Ca提供磷和可交换的基地2 +、镁2 +和K+沿高程梯度)。皮尔森的结果的相关性表明,不同土壤变量显著相关彼此和海拔。高度呈正相关,土壤OC、OM、TN、CEC,交换Mg2 +、粘土和淤泥,pH值、EC、C / N比、Av。P,可交换的Ca2 +可交换的K+、双相障碍和砂与海拔高度负相关。最后,本研究提供信息的影响高程沿海拔梯度对土壤的物理化学性质。然而,Sida森林的土壤理化性质的变化不仅与高程变化有关,还与其他因素有关,包括植被变化、土壤侵蚀、放牧、和其他因素。
数据可用性
在这项研究中提出的数据都可以在请求从相应的作者。
信息披露
资金赞助(亚的斯亚贝巴大学)没有参与这项研究的设计,数据收集、分析、解释数据,撰写的手稿,并决定发表的结果。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
作者的贡献
MB的设计研究,进行数据收集,设计实验,进行实验,分析和解释数据,并写了手稿。ZW,咱和EL修订手稿批判性,相当大的输入浓缩到现在的形式。所有作者阅读和批准手稿达到其最终形式,同意其投降。
确认
作者要感谢亚的斯亚贝巴大学资助这项研究。作者感谢Benna-Tsemay区管理员合作,安排现场助理。作者还要感谢所有现场助理和当地语言翻译过程中数据收集的慷慨和承诺参与。我们特别要感谢Wolkite土壤测试实验室的所有人员和实验室技术人员在实验室工作的承诺和积极参与。